海绵城市理念在市政给排水设计中的运用

2022-04-15张明明江苏交科交通设计研究院有限公司工程师

中国建筑装饰装修 2022年6期

张明明江苏交科交通设计研究院有限公司工程师

海绵城市不仅能够充分适应环境变化，还能有效抵抗自然灾害，加快城市化的进程。同时，海绵城市理念的应用能够引导雨水统一流至地下，对地下水资源加以补充，确保雨水在城市建设中处于循环状态[1]。

自党的十八大明确生态文明建设的重要性后，我国进一步认识到城市排水防涝建设的重要性。我国颁布的关于海绵城市建设的政策如图1 所示。2013 年，中央城镇化会议上明确提出要建设“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市，并在2014 年发布了《海绵城市建设技术指南》。2021 年，我国提出海绵城市建设要从“局部”到“全城”。国家政策的引导以及城市建设的迫切需求，都要求市政给排水设计将海绵城市理念融入设计工作中。基于此，本文针对市政给排水设计的主要内容，提出海绵城市理念在市政给排水设计中的应用途径。

图1 我国颁布的关于海绵城市建设的政策

1 海绵城市理念在市政给排水设计中的重要意义

城市雨水处理是海绵城市理念中的重点，通过合理渗透、输出雨水能够高效利用雨水资源，使其处于循环状态，从而积极推动城市建设实现可持续发展。第一，有利于提高水资源的利用率。在传统的城市建设理念中，并没有将雨水回收纳入城市建设计划中，利用海绵城市理念能够提高城市的蓄水能力，并且可以采用合理的方式将这些水资源利用好，避免水资源浪费。第二，有利于改善生态环境[2]。在市政给排水设计中，合理应用海绵城市理念能够有效改善生态环境，为城市居民提供良好的生活环境。第三，有利于优化城市环境。在排水工程中，合理融入海绵城市理念，能够利用生物净化能力从源头减少排入城镇排水系统中的污染物，缓解下游污水处理厂的处理压力，推动城市实现可持续发展[3]。

2 市政给排水设计的主要内容

2.1 给水系统设计

设计人员在设计市政工程配水系统时，需要全面考虑所在地域的水文地质条件，了解水资源的具体分布情况及该地的实际用水量，选择合适的时间开展工程建设[4]。此外，还需要结合地区的实际情况，优化水资源的配置情况，确保能够科学设计水系统。

2.2 排水系统设计

设计人员在设计排水系统的过程中，需要充分考虑以下问题。第一，制定科学的防洪排涝方案，在设计前需要广泛收集相应的数据信息，确保能准确规划，严格按照相关要求进行施工[5]。第二，结合区域的重要性及降水量合理选择重现期，并合理划分区域汇水面积，结合建模等技术手段确定雨水量，保证雨水管道能够满足片区雨水排放需求。第三，在设计污水管道时应考虑片区污水设计的系统性，从片区地面高程考虑污水的排向，减少污水管道的覆土。第四，合理选择污水管道的管材，优化附属设施的设计，保证雨水、污水的收集率。

3 海绵城市理念在市政给排水设计中存在的问题

3.1 设备未能及时更新

目前，城市给排水系统中已经使用了钢筋混凝土管、HDPE 管、PE 实壁管及球墨铸铁管等多种不同的管道，由于相关工作人员没有定期保养和维护地下管线，使得这些管道存在明显的缺陷[6]。特别对于一些老城区来说，原有的给排水系统已经使用多年，没有对其进行针对性的维护，无法确保给排水系统能够稳定运行，在改造地下网管时面临诸多阻碍。若想改变这一现状，首先需要总结城市给排水系统中存在的问题，采取合理的方式积极解决，同时需要充分重视地下设施的建设布局，从而才能在给排水设计中合理融入海绵城市理念。

3.2 无法充分利用城市的水文条件

首先，在给排水设计中，设计人员没有在给排水系统中合理融合海绵城市的优势，从而无法有效提高给排水系统的使用效率[7]。目前，大多数企业没有充分重视城市水文地质资料的收集，例如在设计院没有详细的雨季降水资料，也没有针对性地改善多水地段的排水系统，从而会影响排水功能。因此，在具体设计过程中，只有充分结合城市水文情况，才能保证设计工作的科学性和合理性。如果在未考虑城市水文的情况下开展设计工作，将会产生很多问题，同时也无法有效体现海绵城市的价值。

3.3 城市对天气的承受能力较差

在发展海绵城市的过程中，天气因素所产生的影响较大，我国不同地区的气温存在一定的差异，甚至有些地区的气候比较特殊，会在短时间内频繁降雨，很容易出现地表径流。同时，市政给排水系统在设计过程中无法及时应对突发恶劣天气，难以承受强降雨带来的压力，会积存大量的水，从而污染城市水资源，严重威胁人们的生命和财产安全。

4 海绵城市理念在市政给排水设计中的应用要点

海绵城市的环保性较强，将海绵城市理念合理地引入市政给排水设计中，能够高效利用水资源，有效促进城市居民生活质量的提高，正确指导市政给排水设计工作的开展。近年来，很多城市都已经对海绵城市理念有了深入的认识，并将其逐渐应用到市政给排水设计中，发挥了重要的作用，且海绵城市理念在推广过程中已经逐渐成熟。目前，海绵城市理念在我国城市市政给排水设计中的应用范围不断扩大，进一步完善了市政给排水系统。

4.1 在绿化带设计中的应用

海绵城市理念需要与绿化带设计结合起来，保证设计的科学性。海绵城市理念在绿化带设计中的应用主要体现在以下几个方面。第一，利用植物净化雨水。雨水中含有大量的有害物质，如果需要收集雨水，则需先对这些有害物质进行净化处理。第二，在铺设绿化地带时，底部基层材料需要具备良好的脱水性能，确保能够将雨水收集到一起。第三，海绵城市建设需要将排水负担降到最低，有效促进城市蓄水能力的提高。因此，在设计市政排水的过程中，设计团队需要了解绿化带的地形，结合具体地形科学设计导流管道。城市强降雨带来的雨水量较大，管道的设计质量与城市的蓄水能力和雨水的回收率具有一定的关联。第四，将绿化地带的管道和地下管道连接到一起。当城市降水量超出绿化带的承受能力时，雨水就可以经过地下管道网络统一储存在地势较低的地方，以减轻绿化地带的储水负担。

4.2 在车行道和人行道给排水设计中的应用

目前，市政道路一般使用非透水路面。当降雨较多时，路面积水较为严重，给人们出行带来不便，很容易出现安全问题。为了改变这一现状，需要合理融入海绵城市理念，展开规范性的车行道和人行道排水设计。透水性的路面设计能够有效解决道路积水问题，全面提升地下水的吸收能力，使地下水能够快速补给。在设计过程中，可以将透水人行道、半透水人行道的设计融入市政道路建设中，发挥透水沥青、透水混凝土、透水砖等透水材料的优势，避免出现积水问题。

4.3 在附属设施中的应用

路缘石、路边沟及雨水口能够为市政排水提供辅助，是比较重要的设施，需要结合海绵城市理念的相关要求进行设计。

路缘石的类型比较多，需要结合实际情况进行合理选择。平缘石的高度与附近路面的高度基本相同，能够引导雨水流向绿化带，避免路面积聚大量的水。立缘石高出附近的路面，下雨时能够将雨水汇集在雨水口，通过打孔立缘石能够确保雨水顺利流入绿化带。

以往在设计路边沟时常以混凝土等硬质边沟为主，不仅美观性差，还容易出现堵塞问题，而且不能对雨水进行滞留、净化。植草沟可以收集、输送和排放雨水径流，去除大颗粒的污染物并减缓流速，具有一定的雨水净化作用。植草沟的类型多样化，既适用于城市道路及城市绿地等区域，又适用于广场、停车场等不透水地面的周边，还可以作为生物滞留设施、湿塘等海绵设施的预处理设施。因此，植草沟将替代硬质边沟成为海绵城市的重要组成部分。

海绵城市建设中增加了截污挂篮，可拦截雨水径流中的垃圾和颗粒物。在小雨时，底部凹槽内开微孔并铺设无纺土工织物，可缓慢下渗雨水，避免长期积水；在大雨时，凹槽内的雨水通过上部开口溢流至雨水管道内。截污挂篮可以在不同雨量时发挥不同的作用，对路面面源污染有明显的削减作用。

4.4 在选择植物中的应用

海绵设施会面临雨水冲刷问题，所以在选择海绵城市植物时需要选择深根性、根系发达的植物来防止水土流失。同时，海绵城市要求对雨水有一定的净化能力，所以需要选择过滤和净化雨水能力较强的植物。

雨水花园、下凹式绿地在暴雨期间需要暂时储水，充当了小型的临时“雨水储存池”，因此植物面临雨水长时间浸泡的问题，要求植物能够耐涝、耐水湿。同时，久旱时也需要能够耐干旱。考虑到地域特色、管理方便以及成本，应优先选用本土植物。多种植物的搭配不仅可以提升景观效果，还可使植物在土壤中稳定生长，提升雨水净化能力。因此，海绵城市建设中建议选择多种植物的搭配方式，以满足对蓄水、净化的需求。

5 海绵城市理念在市政给排水设计中的应用途径

5.1 做好给排水系统规划

城市规划部门在规划市政给排水系统时，需要明确海绵城市理念的具体要求，因地制宜确定年径流总量控制率及当地水质水量控制目标。在实际规划过程中，需要准确把握城市水文地质特征，结合海绵城市理念，着眼城市总体规划，严格控制城市径流，将给排水系统规划好，最终建立完善的城市水循环系统。

5.2 合理设计绿化带的间距

合理设置绿植不仅可以在雨天对雨水进行吸收、蓄存，还可以在干旱期间提高水资源的利用率。在设计绿化带排水的过程中，需要充分利用可渗透路面的地表径流，引流天然水并设置排水沟，从而才能大范围收集雨水。特别需要注意的是，必须合理设计绿化带的间距，同时沟壑不能高出地面，但要比绿化带的种植土壤高。最后，为了确保能够收集到清洁的雨水，需要铺设好种植土壤，全面净化雨水，使其能够在地下渗透，更好地补给天然水。